由于其透明性和機(jī)械強(qiáng)度，石墨烯納米結(jié)構(gòu)的簡單構(gòu)建對基礎(chǔ)研究和各種應(yīng)用具有潛在的重要意義。
近日，韓國延世大學(xué)Sang-Yong Ju教授及其相關(guān)研究人員發(fā)現(xiàn)聚焦激光輻照石墨烯/滯化水/疏水襯底導(dǎo)致滯化水蒸發(fā)，進(jìn)而形成石墨烯納米結(jié)構(gòu)。在疏水Si襯底上機(jī)械剝離的石墨烯被用作可變形和不透水的納米容器，水從弱邊緣緩慢地擴(kuò)散到石墨烯和襯底之間的范德華(vdW)耦合間隙體。拉曼光譜顯示，水的俘獲促進(jìn)了石墨烯G帶和2D帶頻率的逐漸降低，由于襯底誘導(dǎo)摻雜的vdW解耦和疏水襯底的雙軸應(yīng)變，石墨烯的擴(kuò)散速度較慢。此外，汽化的截留水通過石墨烯的滑動和膨脹作用促進(jìn)納米結(jié)構(gòu)。這種方法代表了從二維材料生產(chǎn)納米結(jié)構(gòu)的可行方法。
相關(guān)研究結(jié)果以" Formation of graphene nanostructures using laser induced vaporization of entrapped water " 為題，發(fā)表在 Carbon 上。
通過使用激光照射形成的石墨烯納米結(jié)構(gòu)促進(jìn)了石墨烯和 ODS 之間滯化水的蒸發(fā)。
(a) O2 等離子體處理的 285 nm 厚 SiO2/Si 襯底的 OTS 功能化。請注意，SiO2/Si 具有固有的粗糙度。(b) ODS 上的石墨烯剝離。(c) 在含有視口的水室中，水?dāng)U散到石墨烯和 ODS 之間的空隙中。(d) 激光輔助加熱和蒸發(fā)滯化水，以及隨后通過膨脹和滑動形成石墨烯納米結(jié)構(gòu)。
研究證明了聚焦激光輻照石墨烯-水-疏水性基材可以用來形成包括納米通道和納米球在內(nèi)的石墨烯納米結(jié)構(gòu)。在此過程中，聚焦激光束的照射促進(jìn)了密閉水的汽化，使得機(jī)械堅固的石墨烯通過等疏水拍打之間的vdW相互作用在水面上滑動而向上膨脹。水緩慢且各向異性地擴(kuò)散到疏水平面空間中。水緩慢地、無同位素地擴(kuò)散到疏水平面間空間。通過拉曼光譜(Raman spectroscopy)和延時映射(time-lapsed mapping)，隨著浸入時間的增加，平面間水?dāng)U散使石墨烯 - 基材相互作用解耦，并逐漸導(dǎo)致產(chǎn)生電荷中性石墨烯。這些觀察結(jié)果被用來制造石墨烯納米球。隨著對疏水石墨烯/襯底之間水?dāng)U散的詳細(xì)了解，這些觀察結(jié)果為構(gòu)建形態(tài)修飾的石墨烯和其他相關(guān)的二維材料開辟了新策略，這些材料在基礎(chǔ)研究和應(yīng)用于各種納米流體裝置，例如用于生物傳感、離子傳輸和水過濾裝置。
? 文獻(xiàn)信息
Sukhyun Hong, Minsuk Park, Soonhyung Kwon, Jehyun Oh, Sungmin Bong, Balu Krishnakumar, Sang-Yong Ju*
Formation of graphene nanostructures using laser induced vaporization of entrapped water
Carbon
https://doi.org/10.1016/j.carbon.2021.06.071
